JP2006030221A - Mask and method for measuring dimension of mask pattern - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はマスクおよびマスクパターンの寸法測定方法に関し、特に、半導体デバイスの回路パターン形成に使用されるマスク、およびマスクに形成されたマスクパターンの寸法測定方法に関する。 The present invention relates to a mask and a mask pattern dimension measuring method, and more particularly to a mask used for forming a circuit pattern of a semiconductor device and a mask pattern dimension measuring method formed on the mask.
近年の半導体デバイスの微細化、高集積化に伴い、その製造に用いられるフォトマスク(「マスク」という。)のマスクパターンの寸法精度にも、これまで以上に厳しい品質が要求されている。 With the recent miniaturization and higher integration of semiconductor devices, stricter quality than ever is required for the dimensional accuracy of a mask pattern of a photomask (referred to as “mask”) used in the manufacture thereof.
一般的なマスクパターンの寸法保証項目には、面内均一性、リニアリティ、疎密性、XY差等があるが、近年の先端デバイス用のマスクには、これらに加えて、マスクパターンの先端位置の設計値からの変動量が非常に重要視されている。これは、デバイス製造において、ラインパターンの先端部がウェーハ上に転写されて形成される回路パターン部分に、その部分を配線端として他層とのコンタクトをとるためのホールパターンが重なることが多いためである。例えば、ラインパターン先端部の位置の変動量が大きいマスクを用いてデバイス製造を行ってしまった場合には、ラインパターンとホールパターンの十分なコンタクト面積が確保できず、コンタクト不良を引き起こすといった問題が生じ得る。 General mask pattern dimension guarantee items include in-plane uniformity, linearity, density, XY difference, etc. In recent masks for advanced devices, in addition to these, the tip position of the mask pattern The amount of variation from the design value is very important. This is because in device manufacturing, the circuit pattern part formed by transferring the tip of the line pattern onto the wafer often overlaps with the hole pattern for making contact with other layers using that part as the wiring end. It is. For example, if a device is manufactured using a mask with a large amount of variation in the position of the line pattern tip, there is a problem that a sufficient contact area between the line pattern and the hole pattern cannot be secured, causing a contact failure. Can occur.
現在の先端デバイスにおいては、いっそうの高集積化、多機能化が進められており、設計時に余裕をもってラインやコンタクトホールを描くことができなくなっている。そのため、デバイスの回路パターンを形成するためのマスクのマスクパターンは精度良く形成されている必要がある。一方、マスク製造においては、マスクパターンの形成時に、その先端部の解像不足によってそのパターンエッジの位置が設計値から変動してしまうといったことが起きる場合がある。したがって、デバイスを高品質で製造するためには、製造に先立ち、マスクに形成されたマスクパターンの寸法を精度良く測定し、保証しておく必要がある。 The current advanced devices are becoming more highly integrated and multifunctional, and it is impossible to draw lines and contact holes with a sufficient margin at the time of design. Therefore, the mask pattern of the mask for forming the circuit pattern of the device needs to be formed with high accuracy. On the other hand, in the mask manufacturing, when the mask pattern is formed, the position of the pattern edge may fluctuate from the design value due to insufficient resolution of the tip. Therefore, in order to manufacture a device with high quality, it is necessary to accurately measure and guarantee the dimension of the mask pattern formed on the mask prior to manufacturing.
従来、マスクパターンの寸法測定には、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)が広く用いられてきた。SEMを用いてマスクパターンの寸法を測定する場合、SEMの画面に映し出して測定可能な寸法の上限は、通常の精度保証に必要な測定倍率(例えば5万倍)の下ではおよそ約3μm程度である。 Conventionally, a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope, SEM) has been widely used for dimension measurement of a mask pattern. When measuring the dimensions of a mask pattern using an SEM, the upper limit of the dimension that can be displayed and measured on the SEM screen is about 3 μm under the measurement magnification (for example, 50,000 times) required for normal accuracy assurance. is there.
図11はマスクパターンの一例を示す図である。
例えばデバイスに図11に示すような形状の回路パターンを有する層が存在しており、それを形成するためのマスクパターン100の長手方向の寸法(2.5μm〜3.0μm程度)を保証する必要がある場合を想定する。このような場合には、SEMの画面にマスクパターン100の全体を映し、その左端から右端までの寸法Lを測定することになる。場合によってはSEMの測定倍率を下げて画面にマスクパターン100の全体を映し、その寸法を測定することになる。
FIG. 11 shows an example of a mask pattern.
For example, a layer having a circuit pattern having a shape as shown in FIG. 11 exists in the device, and it is necessary to guarantee a dimension (about 2.5 μm to 3.0 μm) in the longitudinal direction of the
また、SEMは、このようなマスクパターンの寸法測定のほか、露光後の回路パターンの寸法測定等にも用いられている。例えば、従来、大寸法と微小寸法の位置ずれ検出用パターンを形成し、大寸法の位置ずれ検出用パターンは光学式測定器を用いて、また、微小寸法の位置ずれ検出用パターンはSEMを用いて、それぞれ位置ずれを測定する方法等が提案されている(例えば特許文献1参照)。
しかし、従来、SEMを用いたマスクパターンの寸法測定では、画面内寸法差の再現性の問題、寸法の経時変化の問題、倍率間寸法差の経時変化の問題等により、測定されるマスクパターンの寸法に誤差が生じてしまう場合があった。 However, conventionally, in the mask pattern dimension measurement using the SEM, the mask pattern to be measured is caused by the problem of reproducibility of the dimensional difference in the screen, the problem of the temporal change of the dimension, the problem of the temporal change of the dimension difference between the magnifications, etc. There was a case where an error occurred in the dimension.
ここで、画面内寸法差の再現性の問題とは、例えばSEMの画面の中央にマスクパターンを映して寸法測定を行った場合と、画面の端の方に映して寸法測定を行った場合とでは、そのマスクパターンが同一であっても得られる寸法に差が生じ、さらにその寸法差に再現性が認められないような場合をいう。したがって、ひとつのマスクパターンの全体を画面内に映した場合には、測定倍率に依ってそのマスクパターンの両端が画面の端に位置するようになることがあるため、そのマスクパターンの両端間の寸法を測定したときには、その寸法は、実際の寸法と異なってしまっている場合がある。 Here, the problem of reproducibility of the in-screen dimensional difference is, for example, when the dimension measurement is performed by projecting a mask pattern in the center of the SEM screen, and when the dimension measurement is performed by projecting toward the edge of the screen. Then, even if the mask pattern is the same, a difference occurs in the obtained dimension, and further, reproducibility is not recognized in the dimension difference. Therefore, when the entire mask pattern is projected on the screen, both ends of the mask pattern may be positioned at the edges of the screen depending on the measurement magnification. When a dimension is measured, the dimension may be different from the actual dimension.
また、寸法の経時変化の問題とは、同一のマスクパターンについて測定する寸法が、測定のたびに、例えば測定日ごとに、変化してしまうような場合をいう。これは、SEMの更正原理上、パターンサイズが大きくなるほどその変化量が大きくなってしまう。 The problem of dimensional change over time refers to the case where the dimensions measured for the same mask pattern change every measurement, for example, every measurement day. This is because the amount of change increases as the pattern size increases due to the SEM correction principle.
また、倍率間寸法差の経時変化の問題とは、同一のマスクパターンについて測定する寸法が、測定倍率を変化させたときに差を生じてしまい、さらにその関係が測定のたびに、例えば測定日ごとに、変化してしまうような場合をいう。したがって、マスクパターンの大きさに応じてその全体が画面内に入るように通常の測定倍率よりも下げたときには、そのマスクパターンの寸法を通常の測定倍率で測定していたとしたら得られていたであろう寸法との間に差が生じてしまうこともある。そのため、そのままでは他のマスクパターンの寸法との比較が行えない。 In addition, the problem of temporal change in the dimensional difference between magnifications is that the dimensions measured with respect to the same mask pattern cause a difference when the measurement magnification is changed, and the relationship between each measurement, for example, the measurement date This is the case that changes every time. Therefore, if the mask pattern size was measured at the normal measurement magnification when it was lowered below the normal measurement magnification so that the entire mask pattern would fit within the screen, it would have been obtained. There may be differences between the expected dimensions. Therefore, it is impossible to compare with the dimensions of other mask patterns as they are.
SEMを用いたマスクパターンの寸法測定においては、このような複数の要因が同時に発生していることが多く、また、その要因を分離したり特定したりすることも極めて困難である。このように、従来のマスクパターンの寸法測定では、たとえマスクパターンが設計通りに形成されていたとしても、寸法測定装置であるSEMに起因して測定誤差が発生してしまうことがあり、信頼性のあるマスクパターンの寸法が得られない場合があった。 In dimension measurement of a mask pattern using an SEM, such a plurality of factors often occur at the same time, and it is extremely difficult to separate and identify the factors. As described above, in the conventional mask pattern dimension measurement, even if the mask pattern is formed as designed, a measurement error may occur due to the SEM that is a dimension measuring apparatus, and the reliability In some cases, the dimension of the mask pattern cannot be obtained.
また、図12はマスクパターンの別の例を示す図である。
マスクに形成されるマスクパターンには、その周辺に他のマスクパターンが存在していないような孤立パターン200もある。このような孤立パターン200についても、本来はその先端部のパターンエッジの位置を保証する必要がある。
FIG. 12 is a diagram showing another example of the mask pattern.
The mask pattern formed on the mask includes an
マスクパターンは、所定の測定倍率でそれ自体がSEMの画面に入りきらなくても、その測定倍率でその先端部とその周辺にある他のマスクパターンを映し出すことにより、他のマスクパターンを基準としたその先端部の相対的な位置の把握が可能な場合がある。 Even if the mask pattern itself does not completely enter the SEM screen at a predetermined measurement magnification, other mask patterns at the tip and its periphery are projected at that measurement magnification, so that the other mask pattern is used as a reference. In some cases, it is possible to grasp the relative position of the tip.
しかし、孤立パターン200の場合には、その周辺に基準となるような他のマスクパターンが存在していないため、その先端部の位置を把握することができなかった。孤立パターン200とともに他のマスクパターンが映るようになるまで測定倍率を下げれば、上記のような倍率間寸法差の問題等も起こる。そのため、このような孤立パターン200については、その精度保証が実質不可能であるのが現状である。
However, in the case of the
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、マスクパターンの寸法を精度良く測定することのできるマスクおよびマスクパターンの寸法測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a mask and a mask pattern dimension measuring method capable of measuring the dimension of the mask pattern with high accuracy.
本発明では上記課題を解決するために、図1に例示する構成で実現可能なマスクが提供される。本発明のマスクは、マスクパターンを有するマスクにおいて、前記マスクパターンの近傍に前記マスクパターンの寸法を測定するために用いる補助パターンを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a mask that can be realized by the configuration illustrated in FIG. The mask of the present invention is characterized in that in the mask having a mask pattern, an auxiliary pattern used for measuring the dimension of the mask pattern is provided in the vicinity of the mask pattern.
図1に例示するようなマスク10によれば、寸法を測定すべきマスクパターンである測定対象パターン11の近傍に、その寸法測定用の補助パターン12が配置される。これにより、補助パターン12を基準にして測定対象パターン11の位置を測定し、それを基に測定対象パターン11の寸法を求めることが可能になる。
According to the
また、本発明では上記課題を解決するために、マスクパターンの寸法測定方法において、前記マスクパターンの近傍に配置された補助パターンに対する前記マスクパターンの位置を測定することによって、前記マスクパターンの寸法を求めることを特徴とするマスクパターンの寸法測定方法が提供される。 According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in the mask pattern dimension measuring method, the mask pattern dimension is determined by measuring the position of the mask pattern with respect to the auxiliary pattern arranged in the vicinity of the mask pattern. A method for measuring a dimension of a mask pattern is provided.
このようなマスクパターンの寸法測定方法によれば、マスクパターンの近傍に配置された補助パターンを基準にして測定対象パターンの位置を測定し、それを基にマスクパターンの寸法を求めることが可能になる。 According to such a mask pattern dimension measuring method, it is possible to measure the position of the pattern to be measured with reference to the auxiliary pattern arranged in the vicinity of the mask pattern, and obtain the mask pattern dimension based on the measured position. Become.
本発明では、寸法を測定すべきマスクパターンの近傍に補助パターンを配置し、この補助パターンに対するマスクパターンの位置を測定して、その寸法を測定するようにした。これにより、マスクパターンの設計値からの変動量を正確に測定することができ、マスクパターンの寸法を精度良く求めることができる。また、マスクパターンの寸法を精度良く求めることができることにより、高品質なデバイスの製造が可能になる。 In the present invention, the auxiliary pattern is arranged in the vicinity of the mask pattern whose dimension is to be measured, the position of the mask pattern with respect to the auxiliary pattern is measured, and the dimension is measured. Thereby, the amount of variation from the design value of the mask pattern can be accurately measured, and the dimension of the mask pattern can be obtained with high accuracy. Further, since the dimension of the mask pattern can be obtained with high accuracy, a high-quality device can be manufactured.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図1はマスクの構成例を示す要部平面図である。
この図1に示すマスク10には、例えば石英等のガラス基板上にクロム(Cr)やモリブデンシリサイド(MoSi)で遮光膜が形成されて、ウェーハ上への転写時に光を透過する透光部と光を遮断する遮光部とが形成されている。このマスク10の透光部として、寸法を測定すべき測定対象パターン11、およびその先端部近傍に測定対象パターン11の寸法測定用の微小な補助パターン12が形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view of an essential part showing a configuration example of a mask.
In the
測定対象パターン11は、デバイス製造においてウェーハ上に転写される回路パターンに対応して形成されている。
また、補助パターン12は、測定対象パターン11が転写されてウェーハ上に回路パターンが形成されたときに、その回路パターンの本来有すべき機能に影響を与えることなく転写後もその機能を維持させるような形状および寸法で形成される。さらに、補助パターン12は、その回路パターンの本来有すべき機能に影響を与えることなく転写後もその機能を維持させるような位置に形成される。
The
Further, the
したがって、補助パターン12は、適当な位置に、転写後の回路パターンの寸法に影響しないような寸法で形成されていることが望ましく、ウェーハ上への転写の際にパターン解像しないことが最も望ましい。そのため、マスク10の設計時には、補助パターン12の寸法、および測定対象パターン11との距離について十分に考慮する必要がある。なお、補助パターン12の寸法および距離についての詳細は後述する。
Therefore, it is desirable that the
このように、測定対象パターン11とともに補助パターン12を形成することにより、マスク10の形成後は、この測定対象パターン11と補助パターン12の間の距離をSEMを用いて測定することで、測定対象パターン11の寸法を精度良く求めることが可能になる。以下に、SEMを用いたマスク10のマスクパターンの寸法測定方法について説明する。
In this way, by forming the
図2はマスクパターンの寸法測定方法の説明図である。
測定対象パターン11の寸法を測定する場合、まず、測定対象パターン11のパターンエッジ(補助パターン12と対向するパターンエッジ)11aと、補助パターン12の図中左側(測定対象パターン11から遠い側)のパターンエッジ12aとの間の距離W1を測定する。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for measuring the dimension of the mask pattern.
When measuring the dimension of the
続いて、同様に、測定対象パターン11のパターンエッジ11aと、補助パターン12の図中右側(測定対象パターン11に近い側)のパターンエッジ12bとの間の距離W2を測定する。
Subsequently, similarly, the distance W2 between the
そして、測定対象パターン11のパターンエッジ11aと、補助パターン12の重心位置(パターンエッジ12a,12bの中間位置)との間の距離W(=(W1+W2)/2)を算出する。
Then, a distance W (= (W1 + W2) / 2) between the
このようにして距離Wを算出した後、この距離Wについて、測定対象パターン11のパターンエッジ11aと補助パターン12の重心位置との間の距離の設計値W´からのずれ量(=W−W´)を算出する。このずれ量が測定対象パターン11のパターンエッジ11aの位置の変動量になる。
After calculating the distance W in this manner, the amount of deviation from the design value W ′ of the distance between the
なお、距離W1,W2のいずれかを測定対象パターン11と補助パターン12との間の距離として用い、測定対象パターン11のパターンエッジ11aの位置の変動量を算出することも可能であるが、上記のように補助パターン12の重心位置を基準に距離Wを算出することにより、補助パターン12自体の寸法誤差の影響を除去することができる。
It is possible to calculate the amount of variation in the position of the
図2には測定対象パターン11の一方の先端部のみ示したが、図1に示した測定対象パターン11のもう一方の先端部についても同様、これに対向する補助パターン12との位置関係を求めることにより、そのパターンエッジの位置の変動量を算出する。そして、両パターンエッジの位置の変動量から、測定対象パターン11の寸法を求める。
Although only one tip portion of the
このように、測定対象パターン11の先端部近傍に補助パターン12を設けることにより、測定対象パターン11のパターンエッジの位置変動を精度良く定量化することができ、測定対象パターン11の寸法を正確に求めることが可能になる。
As described above, by providing the
また、補助パターン12を設けることにより、補助パターン12および測定対象パターン11の先端部を画面中央付近に映した状態でそのパターンエッジの位置の変動量を測定することができるので、画面内寸法差に起因する測定誤差を大幅に低減することが可能になる。
Further, since the
さらに、この補助パターン12は微小であるため、SEMにおける経時的な寸法の変化量を小さくすることができ、その寸法の経時変化に起因する測定誤差を大幅に低減することが可能になる。
Furthermore, since the
さらに、測定対象パターン11が2.5μm〜3.0μm程度の比較的大きなものであっても、測定対象パターン11の先端部を画面中央付近に映した状態で、さらにサブミクロン前後の他のマスクパターンと同倍率で、測定が可能になるため、倍率間寸法差およびその経時変化に起因する測定誤差を解消することが可能になる。
Further, even if the
次に、マスク10の設計時に考慮すべき補助パターン12の寸法、および測定対象パターン11と補助パターン12の間の距離について説明する。ここでは、図3に示したマスクパターンをモデルにして光強度シミュレーションを行っている。
Next, the dimension of the
図3は光強度シミュレーションに用いた評価用マスクの要部平面図である。
この図3に示す評価用マスク20には、測定対象パターン21およびその両先端部近傍に補助パターン22が形成されている。測定対象パターン21は、0.6μm×2.5μmサイズで形成されている。このような評価用マスク20について、上記のように、転写後の回路パターンの寸法に影響しない補助パターン22の寸法(S)、測定対象パターン21と補助パターン22の両パターンエッジ間の距離(D)を光強度シミュレーションにより求めた。シミュレーション条件を表1に示す。
FIG. 3 is a plan view of the main part of the evaluation mask used in the light intensity simulation.
In the
マスクタイプは、Crを遮光膜材料に用いたバイナリーマスク(No.1)と、MoSiをシフター材料に用いたハーフトーン型位相シストマスク(以下「ハーフトーンマスク」という。)(No.2)の2種類とした。いずれのマスクタイプについても、露光波長は、光源にArFエキシマレーザを使用したときの波長(193nm)としている。なお、このときのハーフトーンマスクの透過率は約6%になる。また、レンズの開口数(NA)は0.70とし、光源とレンズのNA比(σ)は、バイナリーマスクで0.80、ハーフトーンマスクで0.85/0.425としている。 The mask types are a binary mask (No. 1) using Cr as a light shielding film material and a halftone phase cyst mask (hereinafter referred to as “halftone mask”) (No. 2) using MoSi as a shifter material. There were two types. For any mask type, the exposure wavelength is set to a wavelength (193 nm) when an ArF excimer laser is used as a light source. At this time, the transmittance of the halftone mask is about 6%. The numerical aperture (NA) of the lens is 0.70, and the NA ratio (σ) between the light source and the lens is 0.80 for the binary mask and 0.85 / 0.425 for the halftone mask.
補助パターン22は、いずれのマスクタイプについても、寸法Sを0.1μm,0.2μm,0.3μmのいずれかとし、距離Dを0.2μm,0.4μm,0.6μm,1.2μm,2.4μmのいずれかとして、シミュレーションを行っている。なお、この表1に示した寸法Sおよび距離Dの値は、評価用マスク20上の寸法値である。
The
また、この光強度シミュレーションは、いずれのマスクタイプについても、ウェーハ上に4分の1の倍率で縮小露光する場合について行っている。
図4から図6にバイナリーマスクの光強度シミュレーション結果を示す。ここで、図4はバイナリーマスクのS=0.1μmのときの光強度シミュレーション結果を示す図、図5はバイナリーマスクのS=0.2μmのときの光強度シミュレーション結果を示す図、図6はバイナリーマスクのS=0.3μmのときの光強度シミュレーション結果を示す図である。
This light intensity simulation is performed for the case of reducing exposure on the wafer at a magnification of 1/4 for any mask type.
4 to 6 show the light intensity simulation results of the binary mask. Here, FIG. 4 is a diagram showing a light intensity simulation result when S = 0.1 μm of the binary mask, FIG. 5 is a diagram showing a light intensity simulation result when S = 0.2 μm of the binary mask, and FIG. It is a figure which shows the light intensity simulation result in case S = 0.3 micrometer of a binary mask.
図4から図6において、横軸は露光装置のデフォーカス量(μm)を表し、縦軸はウェーハ上に形成される回路パターンと、補助パターン22を設けなかったときにウェーハ上に形成される回路パターンとの間の寸法変動量(nm)を表している。図4から図6には、寸法Sが0.1μm,0.2μm,0.3μmのときのそれぞれについて、距離Dを0.2μm,0.4μm,0.6μm,1.2μm,2.4μmとした場合における露光装置のデフォーカス量と回路パターンの寸法変動量の関係をプロットしている。
4 to 6, the horizontal axis represents the defocus amount (μm) of the exposure apparatus, and the vertical axis is formed on the wafer when the circuit pattern formed on the wafer and the
図4から図6に示した光強度シミュレーション結果より、ウェーハ上に形成される回路パターンの寸法変動量が0になるような補助パターン22の配置条件は存在しない。そこで、ここでは補助パターン22を形成することによる回路パターンの寸法変動量の許容値を両側合わせて1nm以下と仮定する。なお、寸法変動量がこの程度の許容値内であれば、転写後の回路パターンの寸法に影響しないということができる。
From the light intensity simulation results shown in FIGS. 4 to 6, there is no arrangement condition of the
寸法Sが0.1μmのときに回路パターンの寸法変動量が1nm以下となるのは、図4より、距離Dが0.6μm,1.2μm,2.4μmのときである。寸法Sが0.2μmのときに回路パターンの寸法変動量が1nm以下となるのは、図5より、距離Dが1.2μm,2.4μmのときである。寸法Sが0.3μmのときに回路パターンの寸法変動量が1nm以下となるのは、図6より、距離Dが1.2μm,2.4μmのときである。したがって、バイナリーマスクについての補助パターン22の配置条件は、寸法S≦0.3μm,距離D≧1.2μmとすることができる。
When the dimension S is 0.1 μm, the dimensional variation amount of the circuit pattern becomes 1 nm or less when the distance D is 0.6 μm, 1.2 μm, and 2.4 μm from FIG. When the dimension S is 0.2 μm, the dimensional variation of the circuit pattern becomes 1 nm or less when the distance D is 1.2 μm and 2.4 μm from FIG. When the dimension S is 0.3 μm, the dimensional variation amount of the circuit pattern becomes 1 nm or less when the distance D is 1.2 μm and 2.4 μm from FIG. Therefore, the arrangement conditions of the
ここで、マスク製造の観点から補助パターン22の配置条件を考えると、寸法Sについては、最大値すなわちマスク製造におけるパターン解像性のマージンが確保できる状態が適当である。また、距離Dについては、補助パターン22が測定対象パターン21から大きく離れず、SEMの測定誤差が最も低減できる最小値を選択するのが良い。したがって、バイナリーマスクの場合、補助パターン22の適正配置条件として、寸法S=0.3μm,距離D=1.2μmを得ることができる。
Here, considering the arrangement conditions of the
図7から図9にハーフトーンマスクの光強度シミュレーション結果を示す。ここで、図7はハーフトーンマスクのS=0.1μmのときの光強度シミュレーション結果を示す図、図8はハーフトーンマスクのS=0.2μmのときの光強度シミュレーション結果を示す図、図9はハーフトーンマスクのS=0.3μmのときの光強度シミュレーション結果を示す図である。 FIG. 7 to FIG. 9 show the light intensity simulation results of the halftone mask. Here, FIG. 7 is a diagram showing a light intensity simulation result when S = 0.1 μm of the halftone mask, and FIG. 8 is a diagram showing a light intensity simulation result when S = 0.2 μm of the halftone mask. 9 is a diagram showing a light intensity simulation result when S = 0.3 μm of the halftone mask.
図7から図9において、横軸は露光装置のデフォーカス量(μm)を表し、縦軸はウェーハ上に形成される回路パターンと、補助パターン22を設けなかったときにウェーハ上に形成される回路パターンとの間の寸法変動量(nm)を表している。図7から図9には、寸法Sが0.1μm,0.2μm,0.3μmのときのそれぞれについて、距離Dを0.2μm,0.4μm,0.6μm,1.2μm,2.4μmとした場合における露光装置のデフォーカス量と回路パターンの寸法変動量の関係をプロットしている。
7 to 9, the horizontal axis represents the defocus amount (μm) of the exposure apparatus, and the vertical axis is formed on the wafer when the circuit pattern formed on the wafer and the
図7から図9に示した光強度シミュレーション結果より、ウェーハ上に形成される回路パターンの寸法変動量が0になるような補助パターン22の配置条件は存在しないため、上記のバイナリーマスクの場合と同様、補助パターン22を形成することによる回路パターンの寸法変動量の許容値を1nm以下と仮定する。
From the light intensity simulation results shown in FIGS. 7 to 9, there is no arrangement condition of the
寸法Sが0.1μmのときに回路パターンの寸法変動量が1nm以下となるのは、図7より、距離Dが1.2μm,2.4μmのときである。寸法Sが0.2μmのときに回路パターンの寸法変動量が1nm以下となるのは、図8より、距離Dが1.2μm,2.4μmのときである。寸法Sが0.3μmのときに回路パターンの寸法変動量が1nm以下となるのは、図9より、距離Dが2.4μmのときである。 When the dimension S is 0.1 μm, the dimensional variation amount of the circuit pattern becomes 1 nm or less when the distance D is 1.2 μm and 2.4 μm from FIG. The dimension variation of the circuit pattern is 1 nm or less when the dimension S is 0.2 μm, as shown in FIG. 8, when the distance D is 1.2 μm and 2.4 μm. When the dimension S is 0.3 μm, the dimension variation amount of the circuit pattern becomes 1 nm or less when the distance D is 2.4 μm from FIG.
そして、バイナリーマスクの場合と同様に補助パターン22の配置条件を求めると、寸法S=0.3μm,距離D=2.4μmが得られる。しかし、補助パターン22を0.6μm×2.5μmサイズの測定対象パターン21から2.4μm離して配置することは、寸法測定上メリットがなく、従来の状況と大差ない。したがって、ハーフトーンマスクの場合、その補助パターン22の適正配置条件は、寸法S=0.2μm,距離D=1.2μmとすることができる。
Then, when the arrangement condition of the
なお、上記のようにバイナリーマスクかハーフトーンマスクかによって、測定対象パターン21に対する補助パターン22の適正配置条件は変化する。基本的に、マスクの安定製造のために寸法Sを大きくすれば、補助パターン22からの透過光による回路パターン寸法の変動を防止するため、距離Dも大きくする必要が生じる。補助パターン22の形成の際には、このような関係を考慮して、マスクの種類ごと、および測定対象パターン21ごとに、その寸法Sおよび距離Dを設定する必要がある。
Note that the proper arrangement condition of the
また、ここでは露光時の縮小倍率を4分の1とした場合についての光強度シミュレーション結果について説明したが、縮小倍率を変更する場合には、改めて補助パターン22の寸法Sおよび距離Dの条件を設定する必要がある。
Although the light intensity simulation result when the reduction magnification at the time of exposure is set to 1/4 has been described here, when the reduction magnification is changed, the conditions of the dimension S and the distance D of the
以上のような光強度シミュレーション結果を基にマスクを形成することにより、補助パターンを利用して測定対象パターンのパターンエッジの位置の変動量を測定することができ、マスクパターンの寸法を精度良く求めることができるようになる。 By forming a mask based on the light intensity simulation results as described above, the amount of variation in the position of the pattern edge of the measurement target pattern can be measured using the auxiliary pattern, and the dimension of the mask pattern can be obtained accurately. Will be able to.
また、上記のような補助パターンを形成することにより、従来はその測定が実質不可能であった孤立パターンについても、そのパターンエッジの位置の変動量を測定することが可能になる。 Further, by forming the auxiliary pattern as described above, it is possible to measure the variation amount of the position of the pattern edge of an isolated pattern, which could not be measured conventionally.
図10は孤立パターンが形成されたマスクの構成例を示す要部平面図である。
この図10に示す孤立パターン30には、転写されてウェーハ上に形成される回路パターンに対応した測定対象パターン31、およびその先端部近傍に補助パターン32が形成されている。
FIG. 10 is a plan view of an essential part showing a configuration example of a mask on which an isolated pattern is formed.
In the
このように、孤立した測定対象パターン31についても、その先端部近傍に補助パターン32を形成することにより、その周辺に他のマスクパターンが存在していなくても、適切な測定倍率で、そのパターンエッジの位置の変動量を精度良く測定することが可能になる。
As described above, the
以上説明したように、本発明では、測定対象パターンの近傍にその寸法測定用の補助パターンを配置することにより、パターンエッジの位置の変動量を精度良く測定してマスクパターンの寸法を正確に求めることが可能になり、パターン寸法の保証方法として有効である。さらには、パターンエッジの位置の変動量を厳しく管理することができるようになるので、デバイス製造におけるコンタクト不良の発生を低減することができ、高品質なデバイスが製造可能になる。 As described above, in the present invention, by arranging an auxiliary pattern for dimension measurement in the vicinity of a measurement target pattern, the amount of variation in the position of the pattern edge is accurately measured to accurately determine the dimension of the mask pattern. This is effective as a pattern dimension guarantee method. Furthermore, since the variation amount of the position of the pattern edge can be strictly managed, the occurrence of contact failure in device manufacturing can be reduced, and a high-quality device can be manufactured.
10 マスク
11,21,31 測定対象パターン
11a,12a,12b パターンエッジ
12,22,32 補助パターン
20 評価用マスク
30 孤立パターン
10
Claims (10)
前記マスクパターンの近傍に前記マスクパターンの寸法を測定するために用いる補助パターンを有することを特徴とするマスク。 In a mask having a mask pattern,
A mask having an auxiliary pattern used for measuring a dimension of the mask pattern in the vicinity of the mask pattern.
前記マスクパターンの近傍に配置された補助パターンに対する前記マスクパターンの位置を測定することによって、前記マスクパターンの寸法を求めることを特徴とするマスクパターンの寸法測定方法。 In the mask pattern dimension measuring method,
A method for measuring a dimension of a mask pattern, wherein the dimension of the mask pattern is obtained by measuring a position of the mask pattern with respect to an auxiliary pattern arranged in the vicinity of the mask pattern.
前記補助パターンに対する前記マスクパターンのパターンエッジの位置を測定することによって、前記補助パターンに対する前記マスクパターンの位置を測定することを特徴とする請求項5記載のマスクパターンの寸法測定方法。 When measuring the position of the mask pattern with respect to the auxiliary pattern,
6. The method of measuring a dimension of a mask pattern according to claim 5, wherein the position of the mask pattern with respect to the auxiliary pattern is measured by measuring a position of a pattern edge of the mask pattern with respect to the auxiliary pattern.
前記補助パターンの重心位置と前記マスクパターンのパターンエッジとの間の距離を測定することによって、前記補助パターンに対する前記マスクパターンの位置を測定することを特徴とする請求項5記載のマスクパターンの寸法測定方法。 When measuring the position of the mask pattern with respect to the auxiliary pattern,
6. The dimension of a mask pattern according to claim 5, wherein a position of the mask pattern with respect to the auxiliary pattern is measured by measuring a distance between a gravity center position of the auxiliary pattern and a pattern edge of the mask pattern. Measuring method.
前記補助パターンのパターンエッジのうち前記マスクパターンのパターンエッジから遠い側のパターンエッジと、前記マスクパターンのパターンエッジとの間の距離を測定し、
前記補助パターンのパターンエッジのうち前記マスクパターンのパターンエッジに近い側のパターンエッジと、前記マスクパターンのパターンエッジとの間の距離を測定し、
測定された前記遠い側のパターンエッジと前記マスクパターンのパターンエッジとの間の距離と、測定された前記近い側のパターンエッジと前記マスクパターンのパターンエッジとの間の距離との平均値を算出することによって、前記補助パターンの重心位置と前記マスクパターンのパターンエッジとの間の距離を測定する、
ことを特徴とする請求項9記載のマスクパターンの寸法測定方法。 When measuring the distance between the gravity center position of the auxiliary pattern and the pattern edge of the mask pattern,
Of the pattern edges of the auxiliary pattern, measure the distance between the pattern edge far from the pattern edge of the mask pattern and the pattern edge of the mask pattern,
Measure the distance between the pattern edge of the auxiliary pattern and the pattern edge on the side close to the pattern edge of the mask pattern, and the pattern edge of the mask pattern,
Calculate the average value of the distance between the measured pattern edge on the far side and the pattern edge of the mask pattern and the distance between the measured pattern edge on the near side and the pattern edge of the mask pattern Measuring the distance between the gravity center position of the auxiliary pattern and the pattern edge of the mask pattern,
The method for measuring a dimension of a mask pattern according to claim 9.
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